Simulace transportu elektronového svazku dutou elektronovou čočkou pomocí programu Warp a vývoj kalibrační metody pro detektory ztrát svazku

Abstract

High luminosity LHC upgrade plánuje zdvojnásobit uloženou energii ve svazku až na 700 MJ. Tento upgrade tedy klade zvýšené nároky na kolimační systém spolu s monitory měření ztrát svazku. Proto se tato práce zabývá radiačně odolnými diamantovými monitory ztrát svazku (dBLMs) a budoucí součástí kolimačního systému LHC dutou elektronovou čočkou (HEL). V praktické části je prezetována relativní kalibrace analogového a digitálního řetězce všech dBLMs v LHC pomocí měření výstupů dBLM na simulovaný LHC25ns bunch train signál. Z těchto výstupů následně byly vypočítány a implementovány kalibrační koeficienty do middleware kontrolního systému. Dále byla simulována evoluce dutého elektronového svazeku v první polovině HEL pomocí Warp frameworku. Trajektorie systémem byla stabilní s pozorovaným propadem $\approx$ 1.5 mm za zahnutí systému. Tento propad byl také pozorován a v dobré shodě se simulacemi z CST simulačního programu. Efekty způsobené zahnutím simulační mřížky byly studovány avšak žádné artefakty nebyly nalezeny v trajektorii či profilu zvazku.

The High Luminosity LHC aims to double the stored beam energy up to 700 MJ which challenges its collimation system and consequent beam losses measurements to new, greater performances. This thesis describes a proposed new stage of LHC collimation system, the Hollow Electron Lens (HEL) and a radiation-hard Diamond Beam Loss Monitors (dBLMs). The practical part of the work discusses relative calibration of the dBLMs response to LHC25ns like bunch train. A measurement was carried out to relatively calibrate the analog and digital chain of every dBLM at LHC in order to provide users with a rough measure of the relative beam losses. Calibration coefficients for the dBLM intallations were calculated and readied for use in the control system. Further, a hollow electron beam was simulated in the first part of HEL using Warp code. The trajectory of the beam was found to be stable, with a beam offset of $\approx$ 1.5 mm after a bend, agreeing with the CST simulations. Mesh bending was studied and found to introduce no artifacts in the trajectory or the beam profile.